JPWO2016163210A1 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

ドライバに違和感を与えることなく、快適かつ安全に車両を制御することができる車両の走行制御装置を提供する。車両の操舵アシストを行うための操舵アシスト量と、車両の制駆動力を制御するための加速度指令値と、を算出する制御指令値演算部を備えた車両（１）の走行制御装置（１００）である。制御指令値演算部は、車両（１）の前方注視距離における車両（１）の推定横位置を算出し、推定横位置における車両（１）の目標進行路Ｔからの横変位量（Xdiffz(n)）及び横変位速度を算出し、横変位量（Xdiffz(n)）と横変位速度に基づいて操舵アシスト量を算出し、操舵アシスト量に応じて車両（１）に発生する横加速度と横加加速度を算出し、横加速度と横加加速度に応じた加速度指令値を算出する。

Description

本発明は、車両の走行制御装置に関する。

従来から、走行中に自車両が走行車線から逸脱しそうになった場合に逸脱を防止する車線逸脱防止装置が知られている（例えば、下記特許文献１を参照）。特許文献１には、自車両が走行車線から逸脱しそうになることを判断する逸脱判断手段と、該逸脱判断手段により自車両が走行車線から逸脱しそうであることが判断された場合には、逸脱を回避する方向のヨーモーメントを左右輪の制動力差により発生させる制駆動力制御手段と、を備えていることを特徴とする車線逸脱防止装置が開示されている。

特開２００６−２８２１６８号公報

特許文献１に開示された車線逸脱防止装置は、制駆動力制御手段によって、逸脱を回避する方向のヨーモーメントを左右輪の制動力差により発生させる。しかし、このような制御を行うと、車両のドライバに対してその場で回転するような感覚を与え、ドライバの違和感に繋がりやすい。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ドライバに違和感を与えることなく、快適かつ安全に車両を制御することができる車両の走行制御装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明の車両の走行制御装置は、車両の操舵アシストを行うための操舵アシスト量と、車両の制駆動力を制御するための加速度指令値と、を算出する制御指令値演算部を備えた車両の走行制御装置であって、前記制御指令値演算部は、前記車両の前方注視距離における該車両の推定横位置を算出し、前記推定横位置における前記車両の目標進行路からの横変位量及び横変位速度を算出し、前記横変位量と前記横変位速度に基づいて前記操舵アシスト量を算出し、前記操舵アシスト量に応じて前記車両に発生する横加速度と横加加速度を算出し、前記横加速度と前記横加加速度に応じた前記加速度指令値を算出することを特徴とする。

本発明の車両の走行制御装置によれば、ドライバに違和感を与えることなく、快適かつ安全に車両を制御することのできる車両の走行制御装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る車両の走行制御装置のブロック図。 図１に示す制御指令値演算部の内部ブロック図。 図２に示す制御指令値演算部の処理を示すフロー図。 図１の走行制御装置を搭載した車両のカーブ走行時の状態を示す模式図。 本発明の実施形態２に係る制御指令値演算部の処理を示すフロー図。 従来の車両のカーブ走行時の状態を示す模式図。

以下、図面を参照して本発明の車両の走行制御装置の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係る車両の走行制御装置１００のブロック図である。走行制御装置１００は、ドライバ操作情報取得部１１１と、車両運動情報取得部１１２と、外界情報取得部１１３と、制御指令値演算部１１４と、を備えている。これらの各部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力ポート等の電子部品によって構成されている。

ドライバ操作情報取得部１１１は、アクセル操作量やブレーキ操作量、シフト操作、ステア角度などのドライバの操作情報を収集し、制御指令値演算部１１４に伝達する。車両運動情報取得部１１２は、自車速度やヨーレート、前後加速度、横加速度等の車両の挙動情報を収集し、制御指令値演算部１１４に伝達する。外界情報取得部１１３は、外界認識部１２３で取得したデータを収集し、制御指令値演算部１１４に伝達する。

なお、ドライバ操作情報取得部１１１、車両運動情報取得部１１２、および外界情報取得部１１３から制御指令値演算部１１４に送信する情報としては、制御指令値演算部に搭載する走行制御アルゴリズムに必要な情報を収集できればよい。収集する情報の必要性に応じてセンサ等の構成を追加することも可能である。

制御指令値演算部１１４は、走行制御アルゴリズムや予め実験などにより決定したパラメータをＲＯＭに格納し、ＣＰＵによって各種演算処理を実行し、ＲＡＭによって演算結果を格納する。なお、制御指令値演算部１１４に搭載される走行制御アルゴリズムの構成については後述する。

制御指令値演算部１１４と、ドライバ操作情報取得部１１１及び車両運動情報取得部１１２との間の情報の伝達は、シリアル通信や物理量を電圧信号に変化させてＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）等で読み取ることによって行うことができる。しかし、車載用ネットワークとして一般に利用されているＣＡＮ（Controller Area Network）を介して必要な情報を受信するようにしてもよい。

走行制御装置１００が搭載される車両は、例えば、操舵部１２０と、制動部１２１と、制駆動部１２２と、外界認識部１２３と、表示部１２４と、を備えている。

本実施形態において、操舵部１２０、制動部１２１、および制駆動部１２２は、それぞれ、例えば、ステアリングホイール、ブレーキペダル及びアクセルペダル等のドライバの操作部と機械的な結合が無い、いわゆるバイワイヤシステムで構成されている。すなわち、本実施形態において、車両は、走行制御装置１００によって演算された制御指令値のみで自動運転が可能に構成されている。

操舵部１２０は、前輪の転舵を行う機構であり、ドライバの操舵操作に応じて前輪の角度を変化させる。また、操舵部１２０は、制御指令値演算部１１４において演算された操舵アシスト指令値に応じて、前輪の角度を変化させることで車両の進行方向を変化させる。制動部１２１は、制御指令値演算部１１４において演算された車両に対する加速度指令値（制動指令値）に応じて、車両を制動する。なお、操舵部１２０は、ステアリングホイール等の操作部と機械的な結合を有し、ドライバが直接操舵角を調整できる構成としても良い。

制動部１２１は、例えば、高圧のブレーキフルードを吐出するポンプと、そのブレーキフルードの圧力を調整しつつ各車輪のホイルシリンダに供給するための電磁バルブ等によって構成されている。制動部１２１は、ドライバのアクセル及びブレーキ操作に応じて制動力を変化させる。また、制動部１２１は、制御指令値演算部１１４において演算された車両に対する加速度指令値（制動指令値）に応じて、車両を制動する。

制駆動部１２２は、例えば、駆動指令値に応じて車両の駆動力を変動可能なエンジンシステムや電動モータシステムによって構成されている。制駆動部１２２は、ドライバのアクセル及びブレーキ操作に応じて制駆動力を変化させる。また、制駆動部１２２は、制御指令値演算部１１４において演算された車両に対する加速度指令値に応じて、車両を制駆動する。制駆動部１２２として電動モータシステムを用いた場合には、制動部１２１に求められる制動能力の一部を回生による制動と分担して実施することが可能である。

外界認識部１２３は、例えば、ステレオカメラや単眼カメラ等の撮像装置によって構成されている。外界認識部１２３は、自車両の周囲に存在する白線や橙色線等のレーンマーカーを検出し、検出したレーンマーカーの位置に基づいて目標進行路を算出し、制御指令値演算部１１４に送信する。

なお、外界認識部１２３は、ＧＰＳナビゲーション装置を備えてもよい。外界認識部１２３を撮像装置によって構成する場合、例えば、カーブ路の走行中等、物理的に白線や橙色線等の認識できる範囲が制限されることがある。このような場合、外界認識部１２３によって算出することができる目標進行路は、外界認識部１２３が認識できる範囲によって制限される。

しかし、外界認識部１２３がＧＰＳナビゲーション装置を備える場合には、ＧＰＳ衛星で得られた位置情報と車載端末内の地図情報または通信で得られるダイナミックマップデータと照らし合わせることができる。これにより、撮像装置からの情報に加えて、前方のコース形状情報や信号機の情報、標識情報を取得し、その結果に基づいて目標進行路の範囲や精度を向上させ、制御指令値演算部１１４に送信機能することができる。

表示部１２４は、例えば、カーナビゲーションシステムの表示部に用いられる液晶表示装置によって構成され、制御状態などを要求に応じて表示する。本実施形態の走行制御装置１００は、表示部１２４によって、操舵アシストおよび減速によるアシストが加わることをドライバに報知する。

以上の構成に基づき、走行制御装置１００によって演算された制御指令値に応じて、操舵部１２０が前輪を転舵させ、制動部１２１が車両の制動を行い、制駆動部１２２が車両の制動又は駆動を行う。車両の走行制御装置１００と、操舵部１２０、制動部１２１、制駆動部１２２、外界認識部１２３、及び表示部１２４との情報の伝達には、ＣＡＮを用いることができる。

なお、本実施形態では、走行制御装置１００と、制動部１２１及び制駆動部１２２とを、別の構成として示しているが、走行制御装置１００と操舵部１２０とを組み合わせて一つのシステムとしてもよい。また、車両の走行制御装置１００と制動部１２１とを組み合わせて一つのシステムとしてもよく、車両の走行制御装置１００と制駆動部１２２とを組み合わせて一つのシステムとしてもよい。また、車両の走行制御装置１００と、操舵部１２０、制動部１２１、及び制駆動部１２２のすべて組み合わせて一つのシステムとすることも可能である。

図２は、図１に示す制御指令値演算部１１４の内部ブロック図である。本実施形態の車両の走行制御装置において、制御指令値演算部１１４は、入力処理部１１４ａと、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂと、加速度指令値演算部１１４ｃと、加速度指令値補正処理部１１４ｄと、フィルタ処理部１１４ｅと、を備えている。これらの各部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力ポート等の電子部品によって構成されている。

入力処理部１１４ａは、図１に示すドライバ操作情報取得部１１１、車両運動情報取得部１１２、および外界情報取得部１１３から出力された情報を処理して操舵アシスト指令値演算部１１４ｂ及び加速度指令値演算部１１４ｃへ情報を送信する。操舵アシスト指令値演算部１１４ｂは、入力処理部１１４ａから受信した情報に基づいて、操舵アシスト指令値としての操舵アシスト量を算出し、算出した操舵アシスト量を制御指令として操舵部１２０に送信する。また、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂは、算出した操舵アシスト量を加速度指令値演算部１１４ｃへ送信する。

加速度指令値演算部１１４ｃは、入力処理部１１４ａから受信した情報と、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂから受信した操舵アシスト量に応じて加速度指令値を演算し、得られた加速度指令値を加速度指令値補正処理部１１４ｄへ送信する。すなわち、本実施形態において、加速度指令値演算部１１４ｃは、操舵アシスト量に応じた加速度指令値演算部１１４ｃである。

加速度指令値補正処理部１１４ｄは、操舵アシスト量に応じた加速度指令値演算部１１４ｃで算出された加速度指令値を補正する。フィルタ処理部１１４ｅは、前回の処理で出力した前回出力値をフィードバックするとともに加速度指令値補正処理部１１４ｄで補正された加速度指令値をＬＰＦ（Low Pass Filter）処理した最終加速度指令値を算出し、得られた最終加速度指令値を制動部１２１又は制駆動部１２２に送信する。

図３は、図２に示す制御指令値演算部１１４における具体的な処理を示すフロー図である。制御指令値演算部１１４は、図３に示すルーチンを所定の時間間隔で繰り返すように設定されている。

制御指令値演算部１１４は、まず、操舵アシスト算出用入力処理Ｓ１を実行する。制御指令値演算部１１４は、操舵アシスト算出用入力処理Ｓ１において、ドライバ操作情報取得部１１１及び車両運動情報取得部１１２で計測された情報、並びに外界認識部１２３から受信した先行車両の情報を、以後の処理で使用するデータ形式に変換する。より具体的には、制御指令値演算部１１４は、例えば入力処理部１１４ａによって、入力された信号の物理単位の変換処理や時間微分処理、既知の物理式による演算によって新たな物理量を算出する処理等を行う。

次に、制御指令値演算部１１４は、自車進行路推定処理Ｓ２を実行する。制御指令値演算部１１４は、自車進行路推定処理Ｓ２において、操舵角、車速、ヨーレート等の車両運動情報、及び既知の車両諸元等に基づいて、自車両の進行路を推定する。自車両の進行路の推定は、例えば、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂを用い、車両前方の所定の距離である前方注視距離における自車両の横位置を算出することによって行う。前方注視距離は、例えば自車両が数秒後（例えば、約２秒程度）に到達する位置に設定される。

なお、自車両の重心位置を原点として車幅方向へ延びるＸ軸及び車体前方へ延びるＺ軸を有する座標系を用いた場合、前方注視距離z(n)における自車両の重心点の推定横位置x(z(n))は、以下の式（１）によって求めることができる。

ただし、前記式（１）において、z(n)は、車両前方の所定の距離である前方注視距離であり、x(z(n))は、前記前方注視距離における推定横位置であり、δは、車両の操舵角であり、Aは、スタビリティファクタであり、Vは、車速であり、l_wは車両のホイールベースであり、n_sgrは、車両のステアリングギアレシオである。

次に、制御指令値演算部１１４は、目標進行路に対する差分算出処理Ｓ３を実行する。制御指令値演算部１１４は、差分算出処理Ｓ３において、例えば操舵アシスト指令値演算部１１４ｂを用い、算出された自車両の重心点の推定横位置x(z(n))と、外界認識部１２３で検出された目標走行路との差分を求め、当該差分に基づいて前方注視距離z(n)における推定横位置x(z(n))の目標進行路からの横変位量を算出する。また、制御指令値演算部１１４は、差分算出処理Ｓ３において、例えば操舵アシスト指令値演算部１１４ｂを用い、前方注視距離z(n)における推定横位置x(z(n))の目標進行路からの横変位量を時間微分することで、目標進行路からの横変位速度を算出する。

次に、制御指令値演算部１１４は、操舵アシスト量算出処理Ｓ４を実行する。制御指令値演算部１１４は、操舵アシスト量算出処理Ｓ４において、操舵アシスト量Ｍを算出する。具体的には、制御指令値演算部１１４は、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂによって、下記の式（２）に基づいて操舵アシスト量Ｍを算出する。

ただし、前記式（２）において、z(n)は、前方注視距離であり、X_diffz(n)は、推定横位置x(z(n))の目標進行路からの横変位量であり、Ka_z(n)は、X_diffz(n)に応じた比例ゲインであり、dX_diffz(n)は、推定横位置x(z(n))の目標進行路からの横変位速度であり、Kb_{z (n)}は、dX_diffz(n)に応じた比例ゲインである。

なお、前記式（２）で用いられる前方注視距離z(n)は、適切に分割された複数のポイントにおける前方注視距離z(n)を表しており、外界認識部１２３に用いるシステムに応じて適切に値を設定することができる。すなわち、操舵アシスト量Ｍを算出する際の積算回数nは、外界情報に基づいて設定することができる。また、最も遠方の前方注視距離z(n)はドライバの感性に合わせて車速に応じて可変とすることが望ましい。つまり、自車両の車速Vが高い場合には、より遠方までを考慮するように前方注視距離z(n)を設定する。すなわち、操舵アシスト量Ｍを算出する際の積算回数nは、外界情報に基づいて可変にすることができる。

しかし、前述のように、検出できる目標進行路は、センサの性能や、カーブ路、直線路等の自車両の走行状況、及び晴天、雨天、霧等の天候に左右される。そのため、自車両の車速Vに応じて設定した前方注視距離z(n)の最大値に対して、目標進行路が不足する場合が考えられる。その場合には、検出できた最大の目標進行路に合せて前記式（２）で算出する範囲を限定する。すなわち、制御指令値演算部１１４は、自車両の車速Vに応じて前方注視距離z(n)を設定し、前方注視距離z(n)に応じて操舵アシスト量Ｍを算出する際の積算回数nを設定することができる。

さらに、自車両の車速Vが高く前方注視距離z(n)をより遠くまで取る必要がある条件にも関わらず、自車両がカーブ路を走行している場合には、前述の対策では充分な効果が得られない可能性もある。そのため、自車両の車速Vに応じた前方注視距離z(n)の最大値と、検出された目標進行路の最大値の乖離に応じて、比例ゲインを補正することができる。

なお、本実施形態において、制御指令値演算部１１４は、操舵アシスト量算出処理Ｓ４において、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂによって、前記式（２）に基づく操舵アシスト量Ｍとして、必要なヨーモーメントを算出する。また、制御指令値演算部１１４は、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂによって操舵部１２０の要求に応じて操舵角または操舵トルクに換算した制御指令値を、操舵部１２０へ送信する。

次に、制御指令値演算部１１４は、加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５を実行する。制御指令値演算部１１４は、加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５において、ドライバ操作情報取得部１１１及び車両運動情報取得部１１２で計測された情報を、以後の処理で使用するデータ形式に変換する。より具体的には、制御指令値演算部１１４は、例えば入力処理部１１４ａによって、入力された信号の物理単位の変換処理や時間微分処理、既知の物理式による演算によって新たな物理量を算出する処理等を行う。制御指令値演算部１１４は、入力処理部１１４ａから送信された情報を加速度指令値演算部１１４ｃによって受信する。

また、制御指令値演算部１１４は、加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５において、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂから送信される操舵アシスト量Ｍとしての操舵角又は操舵トルクを、加速度指令値演算部１１４ｃによって受信する。さらに、制御指令値演算部１１４は、加速度指令値演算部１１４ｃによって、受信した操舵アシスト量Ｍに応じて車両に発生するヨーレート及び横加速度を、公知の物理式に基づいて算出する。その後、加速度指令値演算部１１４ｃは、得られたヨーレート及び横加速度を時間微分することで、ヨー加速度、横加加速度等を算出する。

次に、制御指令値演算部１１４は、G-Vectoring（登録商標）制御による制御指令値演算処理Ｓ６を実行する。制御指令値演算部１１４は、制御指令値演算処理Ｓ６において、下記式（３）に基づき、例えば加速度指令値演算部１１４ｃによって、加速度指令値Gxを算出する。ただし、下記式（３）において、Gyは、車両の横加速度[G]であり、上部にドット記号「・」を付したGyすなわちGyドットは、車両の横加加速度[G/s]である。また、Cxyは、制御ゲインであり、Ｔは、一時遅れ時定数であり、ｓは、ラプラス演算子である。

本実施形態において、前記式（３）に用いられる車両の横加速度Gyと車両の横加加速度Gyドットとしては、前記加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５において算出したものを用いる。なお、横加速度Gy及び横加加速度Gyドットとして、車両運動情報取得部１１２で検出したヨーレート、横加速度及びそれらを時間微分したものを用いてもよい。

次に、制御指令値演算部１１４は、加速度指令フィルタ処理Ｓ７を実行する。制御指令値演算部１１４は、加速度指令値演算部１１４ｃによって算出された加速度指令値Gxを加速度指令値補正処理部１１４ｄによって補正する。制御指令値演算部１１４は、フィルタ処理部１１４ｅによって、補正後の加速度指令値Gxと、フィルタ処理された加速度指令値Gx_Outの前回値をフィードバックした加速度指令値の前回値Gx_Out_Z1から、下記式（４）に基づいて算出する。

ただし、前記式（４）において、Gx_Outは、フィルタ処理された加速度指令値[G]であり、Gxは、加速度指令値[G]であり、Gx_Out_Z1は、フィルタ処理された加速度指令値の前回値[G]であり、T₀は、サンプリング時間[sec]であり、Tbは、出力フィルタ時定数[sec]である。本実施形態では、フィルタ処理として１次ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタによるローパスフィルタ処理を用いている。これは、補正後の加速度指令値Gxの切替り時に加速度指令値Gxの出力値が急変することを防ぐ目的であり、その他のフィルタ処理を用いても本発明の実施形態に係る本質的な効果は変わらない。

図４は、図１に示す走行制御装置１００を搭載した車両１のカーブ走行時の状態を示す模式図である。本実施形態において、走行制御装置１００は、図３に示す前述の操舵アシスト算出用入力処理Ｓ１から加速度指令フィルタ処理Ｓ７までの処理を行う。

すなわち、走行制御装置１００は、前述のように、推定横位置x(z(n))の目標進行路からの横変位量X_diffz(n)に応じた操舵アシスト量Ｍを算出し、操舵部１２０へ送信する。また、走行制御装置１００は、算出した操舵アシスト量Ｍに基づいて、ヨー加速度、横加加速度等を算出し、G-Vectoring制御による加速度指令値Gxを算出し、加速度指令値Gx_Outを算出し、制動部１２１又は制駆動部１２２へ送信する。

これにより、車両１は、操舵部１２０によって操舵アシスト量Ｍに応じた操舵アシストを行うとともに、制動部１２１又は制駆動部１２２によって四輪に対して操舵アシスト量Ｍに応じた同等の加速度制御すなわち加減速を、操舵アシストに連携して行うことができる。このように、操舵アシスト量Ｍに連携した加減速を行うことで、車両１の前後と横の加速度が連成し、合成加速度が弧を描くように推移するG-Vectoring制御を実現することができる。したがって、本実施形態の車両１の走行制御装置１００によれば、ドライバに違和感を与えることなく、快適かつ安全に車両を制御することができる。

なお、走行制御装置１００は、前記のような操舵アシスト量Ｍに応じた操舵アシスト及び操舵アシスト量Ｍに応じた加速度制御を行った場合に、車両１が備える表示部１２４（図１参照）によって、当該制御が行われたことをドライバに報知するようにしてもよい。

以下、前述の本実施形態の車両の走行制御装置１００との比較のために、従来の車両の走行制御について説明する。図６は、従来の車両のカーブ走行時の状態を示す模式図である。

従来の車両の走行制御では、目標進行路からの横変位量X_diffz(n)が予め設定された値よりも大きくなると、左右輪に制動力差を発生させて、ヨーモーメントを発生させる。一方、目標進行路からの横変位量X_diffz(n)が予め設定された値よりも小さくなると、操舵アシストのみで制御する。このような従来の車両の走行制御では、左右輪に制動力差を発生させてヨーモーメントを発生させる際に、自車両の横移動と関連しないヨーモーメントが直接的に加えられる。そのため、車両のドライバに対してその場で回転するような感覚を与え、ドライバの違和感に繋がりやすい。

したがって、従来の車両の走行制御方法は、常用域に近い制御領域である車線維持制御から限界領域に近い車線逸脱防止制御までのあらゆる領域で連続的に使うことが難しい。さらに、車両がオーバースピードを原因とするアンダーステア傾向にある状態、つまり限界領域に近い状態では、車速を低化させることが重要となるが、旋回内側の後輪の一輪のみ、または旋回内側の前後輪の二輪での減速となり、四輪を用いた場合と比較してタイヤ力を充分に活用できずに車速を充分に落とせない場合がある。

これに対し、本実施形態の車両の走行制御装置１００では、前述のG-Vectoring制御を行うことで、ドライバに違和感を与えることなく、快適かつ安全に車両を制御することができる。また、常用域から限界域まで走行制御装置１００をシームレスに稼動させることが可能となり、より安全に車両１の旋回を支援することが可能となる。また、車両１の四輪のタイヤ力を用いることで、限界域でもより車速を低化させることができ、安全性を高めることができる。

なお、本実施形態において、G-Vectoring制御による制御指令値演算処理Ｓ６に用いる式は、前記式（３）に限定されない。例えば、前述の制御指令値演算処理Ｓ６において、前記式（３）に替えて、以下の式（５）又は式（６）を用いることができる。

ただし、前記式（５）において、Gxは、加速度指令値[G]であり、C₂は、比例ゲインであり、γは、ヨーレートである。また、前記式（６）において、Gxは、加速度指令値[G]であり、C₃は、比例ゲインであり、δは、操舵角である。前記式（３）と比較して単純な構成の前記式（５）又は前記式（６）を用いることで、例えば、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂの計算速度を向上させることができる。

［実施形態２］
以下、本発明の車両の走行制御装置の実施形態２について、図１、図２、及び図４を援用し、図５を用いて説明する。図５は、実施形態２に係る走行制御装置１００の制御指令値演算部１１４の処理を示すフロー図である。

本実施形態の車両の走行制御装置は、実施形態１の図３に示す加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５及び制御指令値演算処理Ｓ６に替えて、図５に示す車両の前方状況に応じた加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５１及び制御指令値演算処理Ｓ６１を実行する点で、前述の実施形態１で説明した車両の走行制御装置１００と異なっている。本実施形態の車両の走行制御装置のその他の点は、前述の実施形態１で説明した車両の走行制御装置１００と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の車両の走行制御装置は、実施形態１の走行制御装置１００と同様に、操舵アシスト算出用入力処理Ｓ１から操舵アシスト量算出処理Ｓ４までを実行し、制御指令値演算部１１４の操舵アシスト指令値演算部１１４ｂによって操舵アシスト量Ｍを算出する。また、操舵アシスト指令値演算部１１４ｂは、算出した操舵アシスト量Ｍを操舵部１２０と加速度指令値演算部１１４ｃに送信する。

次に、制御指令値演算部１１４は、車両の前方状況に応じた加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５１を実行する。制御指令値演算部１１４は、加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５１において、現在の車速のまま目標進行路を走行した際に、前方注視距離z(n)毎に発生する横加速度を、公知の物理式に基づいて加速度指令値演算部１１４ｃによって算出する。また算出した横加速度を微分することで、前方注視距離z(n)毎に発生する横加加速度を、加速度指令値演算部１１４ｃによって算出する。

次に、制御指令値演算部１１４は、車両の前方状況に応じたG-Vectoring制御による制御指令値演算処理Ｓ６１を実行する。制御指令値演算部１１４は、制御指令値演算処理Ｓ６１において、下記の式（７）に基づき、加速度指令値演算部１１４ｃによって加速度指令値Gxを算出する。

ただし、前記式（７）において、Gxは、加速度指令値[G]であり、z(n)は、前方注視距離であり、Gy(z(n))は、前方注視距離z(n)における車両の横加速度[G]である。また、上部にドット記号「・」を付したGy_(z(n))すなわちGy_(z(n))ドットは、前方注視距離z(n)における車両の横加加速度[G/s]である。また、Cxy_(z(n))は、前方注視距離z(n)における制御ゲインであり、Ｔは、一時遅れ時定数であり、ｓは、ラプラス演算子である。

また、前記式（７）で用いられる前方注視距離z(n)は、適切に分割された複数のポイントにおける前方注視距離を表しており、外界認識部１２３に用いるシステムに応じて適切に値を設定することができる。また、最も遠方の前方注視距離z(n)は、ドライバの感性に合わせて自車両の車速に応じて可変とすることが望ましい。つまり、自車両の車速が高い場合には、より遠方までを考慮するように前方注視距離z(n)を設定する。

しかし、前述のように、検出できる目標進行路は、センサの性能や、カーブ路、直線路等の走行状況、及び晴天、雨天、霧等の天候に左右される。そのため、加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５１で算出可能な前方注視距離z(n)における加速度および横加加速度にも制約が生じる。そのため、自車両の車速Vに応じて設定した前方注視距離z(n)の最大値に対して、目標進行路が不足する場合が考えられる。その場合には、検出できた最大の目標進行路に合せて前記式（７）で算出する範囲を限定する。すなわち、御指令値演算部１１４は、自車両の車速Vに応じて前方注視距離z(n)を設定し、前方注視距離z(n)に応じて加速度指令値Gxを算出する際の積算回数nを設定することができる。

さらに、自車両の車速Vが高く前方注視距離z(n)をより遠くまで取る必要がある条件にも関わらず、自車両がカーブ路を走行している場合には、前述の対策では充分な効果が得られない可能性もある。そのため、自車両の車速Vに応じた前方注視距離z(n)の最大値と、検出された目標進行路の最大値の乖離に応じて、比例ゲインを補正することができる。

以上説明したように、本実施形態の車両の走行制御装置によれば、前述の実施形態１の走行制御装置１００と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態の車両の走行制御装置は、車両の前方状況に応じた加速度アシスト算出用入力処理Ｓ５１及び車両の前方状況に応じたG-Vectoring制御による制御指令値演算処理Ｓ６１を実行する。これにより、前述の実施形態１の走行制御装置１００と比較して、よりドライバの違和感を低減し、より快適かつ安全に車両を制御することができる。

以上、図面を用いて本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

例えば、上記した実施の形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

具体的には、前述の実施形態では、走行制御アルゴリズムとしてG-Vectoring制御を取り上げて説明しているが、走行制御アルゴリズムとしては、これに限定されない。走行制御アルゴリズムは、例えば、Adaptive Cruise Control（ACC）やプリクラッシュ制御であってもよく、さらには、これらの２以上の制御を組み合わせたものであってもよい。

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部もしくは全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することにより、ソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、もしくはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

１ 車両
１００ 走行制御装置
１１４ 制御指令値演算部
Gx 加速度指令値
Gy 横加速度
Gyドット 横加加速度
Ｍ 操舵アシスト量
Ｔ 目標進行路
x(z(n)) 推定横位置
z(n) 前方注視距離

Claims (11)

1. 車両の操舵アシストを行うための操舵アシスト量と、車両の制駆動力を制御するための加速度指令値と、を算出する制御指令値演算部を備えた車両の走行制御装置であって、
   前記制御指令値演算部は、
   前記車両の前方注視距離における該車両の推定横位置を算出し、
   前記推定横位置における前記車両の目標進行路からの横変位量及び横変位速度を算出し、
   前記横変位量と前記横変位速度に基づいて前記操舵アシスト量を算出し、
   前記操舵アシスト量に応じて前記車両に発生する横加速度と横加加速度を算出し、
   前記横加速度と前記横加加速度に応じた前記加速度指令値を算出する
   ことを特徴とする車両の走行制御装置。
2. 前記制御指令値演算部は、下記式（１）に基づいて前記推定横位置を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、x(z(n))は、前記推定横位置であり、z(n)は、前記前方注視距離であり、δは、前記車両の操舵角であり、Aは、スタビリティファクタであり、Vは、前記車両の車速であり、l_wは前記車両のホイールベースであり、n_sgrは、前記車両のステアリングギアレシオである。
3. 前記制御指令値演算部は、下記式（２）に基づいて前記操舵アシスト量を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、Mは前記操舵アシスト量であり、z(n)は、前記前方注視距離であり、X_diffz(n)は、前記横変位量であり、Ka_z(n)は、前記横変位量に応じた比例ゲインであり、dX_{diffz( n)}は、前記横変位速度であり、Kb_z(n)は、前記横変位速度に応じた比例ゲインである。
4. 前記制御指令値演算部は、前記車両の車速に応じて前記前方注視距離を設定し、前記前方注視距離に応じて前記操舵アシスト量を算出する際の積算回数nを設定することを特徴とする請求項３に記載の車両の走行制御装置。
5. 前記制御指令値演算部は、下記式（３）に基づいて前記加速度指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、Gyは、前記横加速度であり、Gyドットは、前記横加加速度であり、C_xyは、制御ゲインであり、Ｔは、一時遅れ時定数であり、ｓは、ラプラス演算子である。
6. 前記制御指令値演算部は、下記式（４）に基づいて前記加速度指令値をフィルタ処理することを特徴とする請求項５に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、Gx_Outは、フィルタ処理された前記加速度指令値であり、Gxは、前記加速度指令値であり、Gx_Out_Z1は、フィルタ処理された前記加速度指令値の前回値であり、T₀は、サンプリング時間[sec]であり、Tbは、出力フィルタ時定数[sec]である。
7. 前記制御指令値演算部は、下記式（５）に基づいて前記加速度指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、Gxは、前記加速度指令値であり、C₂は、比例ゲインであり、γは、ヨーレートである。
8. 前記制御指令値演算部は、下記式（６）に基づいて前記加速度指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、Gxは、前記加速度指令値であり、C₃は、比例ゲインであり、δは、前記車両の操舵角である。
9. 前記制御指令値演算部は、下記式（７）に基づいて前記加速度指令値を算出することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。
   

   

   ただし、Gxは、前記加速度指令値であり、z(n)は、前記前方注視距離であり、Gy(z(n))は、前記横加速度である。
10. 前記制御指令値演算部は、前記車両の車速に応じて前記前方注視距離を設定し、前記前方注視距離に応じて前記加速度指令値を算出する際の積算回数nを設定することを特徴とする請求項９に記載の車両の走行制御装置。
11. 前記制御指令値演算部は、前記操舵アシスト量及び前記加速度指令値に基づく制御を行うときに、前記車両の備える表示部によって前記制御を行うことを報知することを特徴とする請求項１に記載の車両の走行制御装置。

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